石墨层间化合物.ppt

该【石墨层间化合物 】是由【huanmouyo】上传分享，文档一共【45】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【石墨层间化合物 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。石墨具有层间结构，层面内碳原子以SP2杂化轨道电子形成
1
共价键，同时各个碳原子又与2pZ轨道电子形成金属键，形
2
牢固的六角网状平面炭层，碳原子间的键合能为345KJ／mol，
3
；而在层与层之间，则以微弱的范德
4
华力结合， KJ／mol ，。
5
碳层之间的结合力弱，间距较大，导致多种化学物质(原子、
6
分子、离子和离子团)可以插人层间空隙，形成石墨层间化合物。
7
第三章 石墨层间化合物
石墨层间化合物(简称GICs)是一种利用物理或化学的方法使非炭质反应物插入石墨层间，与炭素的六角网络平面结合的同时又保持了石墨层状结构的晶体化合物
石墨层间化合物不仅保持石墨优异的理化性质，而且由于插人物质与炭层的相互作用而呈现出独特的物理与化学特性，如高导电性、同位素分离效应、催化效应、密封效应等，因此受到物理学家、化学学家和材料学家的重视，随之各个
国家都投人了大量的人力和物力进行研究。目前，全世界已成功地合成出了400多种石墨层间化合物及其衍生物
2
1
石墨层间化合物具有广阔的应用前景，目前主要集中在电池材
料、高效催化剂、储氢材料、密封材料、高导电材料等方面。
插入剂：碱金属、卤素、金属卤化物、强氧化性含氧酸
从插入层与石墨层之间的电子授受关系来说，主要分为两大类：
插入层的电子向石墨层转移．称为施主型插层化合物，
例如：碱金属、碱土金属、稀土金属等形成的插层化 合物；
石墨层的电子向插入层转移，称为受主型插层化合物，
例如：强酸和金属卤化物等形成的插层化合物。
第一节 石墨层间化合物的结构
GICs晶体结构特点是外来反应物形成了独立的插入物层，并
在石墨的c轴方向形成超点阵。在垂直于碳层平面的方向上，
插入物质以一定周期占据各个范德华力间隙，形成阶梯结构，
n阶结构的周期为n。插入物质进入范德华力间隙后，碳层的
堆垛顺序由原来的ABAB(或BABA)变为AA(或BB)。
阶梯结构的形成与插入物质的种类、组分、合成等有关。
一、阶结构
在同一范德华力间隙中，插入物质原子或分子可以不同的概率占据各间隙位置，形成二维有序结构。这种结构的形成既与插入物质的种类、组分有关，也与材料的温度有关。随温度的升高
或组分的变化可发生有序无序相变。
01
插入物质的二维有序无序相变
02
插入物质插层的过程就是一个电子转移的过程。
对于离子型GIC，插入物质的原子或分子以离子的形式存在于范德华力间隙中。
施主型GIC中，插入物质失去电子成为正离子，如K—GIC；
受主型GIC，插入物质获得电子成为负离子，如Br—GIC。
三、 电荷转移
插入物质进入石墨主体后，在高温下石墨主体体积发生膨胀，这是由于碳层层间距增大的结果。
插入物质后层间距可以增大数十倍，特别是可膨胀石墨，由于层间插入物受热汽化产生的膨胀力可以克服层间结合的分子间力，从而沿c轴方向膨胀了数十倍到数百倍
层间距增大
第二节 石墨层间化合物的制备
01
常用的石墨层间化合物的制备方法主要有：
双室法、液相法、电化学法、溶剂法、熔融法，
此外还有固体加压法、爆炸法和光化学法等方法。
02